污染土壤微生物生物量碳与基础呼吸对有机碳含量的动态响应(附件)
为了探讨通过改善土壤的营养条件增强土壤微生物对污染物的生物降解，降低污染物在土壤中的生态风险，修复污染土壤的重要方法和技术。本课题以土壤微生物生物量碳与基础呼吸变化为指标，探讨酒糟应用对酞酸酯在土壤中生态风险的影响，为利用农产品废弃物强化酞酸酯污染土壤生物修复提供科学参考。采用室内避光培养模拟实验，设定污染物DEHP在土壤中的染毒的浓度为50mg/kg, 在培养时间为0天，7天，14天，21天，28天对培养的土壤重复进行相关测定。考察了DEHP对微生物生物量碳和基础呼吸的影响。结果表明在 DEHP 的胁迫下土壤基础呼吸和土壤微生物生物量碳均受到刺激，且随 DEHP 浓度的增加均呈先升高后降低的趋势，随时间均呈下降的趋势。但在添加了有机碳后受到DEHP胁迫的土壤基础呼吸和土壤微生物生物量碳都有了明显的改善，具体表现在中后期，随着时间的变化，有机碳的激活作用有下降趋势。关键词 邻苯二甲酸二(2-乙基)己酯， 微生物生物量碳，基础呼吸，有机碳
目 录
1 引言 1
2 材料与方法 4
2.1供试土壤与酒糟 4
2.2供试酞酸酯 4
2.3实验仪器和试剂 4
2.4实验设计 4
2.5 实验方法 5
2.6 数据统计 5
3 结果与讨论 5
3.1污染土壤微生物生物量碳对有机碳含量的动态响应 5
3.2污染土壤基础呼吸对有机碳含量的动态响应 9
4 结 论 14
参 考 文 献 15
致 谢 18
1 引言
1. 1 酞酸酯
1.1.1 酞酸酯的的简单介绍
酞酸酯，又叫邻苯二甲酸酯(phthalic acid esters, PAEs)，它是邻苯二甲酸所形成的酯类化合物的统称，它的分子结构如下图所示：
酞酸酯是一种重要的含碳化合物，是由邻苯二甲酸分子内脱水形成的环状酸酐和羟基饱和的碳原子相连所反应产生的各种各样的酯类的总称。PAEs是一种挥发性较低的粘稠的液体，它不能被H2O溶解，因为H2O的溶解度不够，但是他可以被一类由有机物为介质的溶剂所溶解。还可以被蜡、油脂、磷 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
脂、萜类、甾族化合物及一些维生素等溶解。而今全国乃至世界PAEs的使用量最广，出产量最多，尤其是在合成树脂类和农用药剂等一些产品上普遍应用着。其中化合物聚氯乙烯塑料的产品上作为增塑剂的使用量最多。据统计，20世纪初世界上PAEs的生产量大概有六百万吨。据不完全统计，我国在2007年PAEs的使用量就比2006年增加了约13.79%[1]。其中常使用邻苯二甲酸二(2乙基)己酯(Di2ethyl hexyl Phthalate, DEHP)，它是一种是无色无臭的液体。不溶于水，溶于乙醚、乙醇、矿物油等。
1.1.2 酞酸酯的污染状况
大量的生产和使用PAEs，由于DEHP是以游离状态存在着，因而随着时间的推移，PAEs很容易从塑料中释放到环境中，所以在环境中很容易检测出酞酸酯类化合物[2]。土壤的理化性质存在的差异使得DEHP在土壤中有着特别环境行为。土壤独特的结构体系，使土壤中聚集了大量DEHP，从而影响土壤环境的质量以及农产品的质量，威胁环境安全[3]。
伴随着制造业的创新驱动，城镇化的可持续发展以及农业集约化经营模式的发展，土壤中的PAEs类的化合物与日俱增，它与土壤中的含碳有机化合物相互聚积融合，成为目前农田土壤中广泛存在的一种必须优先控制的有机污染物。农业土壤中的PAEs化合物含量通常在几 ug/kg到几十 mg/kg[4~7]。 某研究所根据对广州某地区的农业土壤进行了一系列的研究，结果发现在这些土壤中或多或少的都存在着多种PAEs类化合物，在这些PAEs类化合物中存在做多的可达到33.6 mg/kg[4]。在广东有一所针对生态问题和土壤问题的研究所对一些作为模范地区的农田土壤进行了研究，结果发现多种PAEs类化合物，而且这些PAEs类化合物均被美国环境保护局列出必须优先控制的几种酞酸酯类化合物[5]。迄今为止，对于我国的农业土壤的PAEs污染状况的调查并不全面，很多体系的数据不全，与此同时，我国关于PAEs污染土壤的限制标准还没有拟定，我国已调查的土壤按照美国土壤的PAEs限制标准，所调查的数据显示了我国农业土壤的酞酸酯类污染物都已经超过标准，部分土壤的有些 PAEs类污染物严重超过了标准。所以我国农业土壤衰退的主要原因之一是土壤PAEs污染 [8~10]。
1.1.3土壤中酞酸酯来源
酞酸酯污染的来源主要有大气沉降、污水灌溉和农用化学品的使用。其中农用生产物品如农用薄膜 [11~12]、肥料和农药[13, 14]、污泥堆肥[14] 等成为我国农田土壤酞酸酯的重要来源。农用薄膜中的PAEs稳定性比较差, 容易渗出[15]。土壤PAEs的积累的相关性与农用膜的颜色、材质、使用强度、厚度、覆盖的模式有关[13, 16]。有调查发现，在我国化学肥料的施用有很多，而这些肥料中的PAE含量也有很多，其浓度可达0.25 mg/kg,土壤中施用了这些肥料后，污染程度就越来越高。土壤中长期使用淤泥做成的有机肥料也会造成污染，使土壤中酞酸酯的含量增加[18, 19]。长时间的使用工业废水或农用废液浇灌农田土壤，使得废液中的PAEs与土壤的含碳有机化合物相融合，导致土壤中富集大量的酞酸酯类污染物，使土壤污染更严重。PAEs通过沉降作用进入土壤中，使我国的工业区以及城郊地区的土壤受到PAEs 的严重污染 [20~21]。
1.1.4酞酸酯的生态风险
我们都知道环境受到污染很难处理，土壤也是，因为它具有隐蔽性、滞后性、累积性、不可逆性以及难治理性等特点。由于人类生产活动所产生的污染物远远的超过了土壤原有的承受能力，因而土壤生态系统的平衡遭到破坏，使土壤得理化性质发生改变[22]。目前酞酸酯对人体的危害还没有直接的证据来表明，但根据利用动物做实验的结果来看，是不可忽视的。在20世纪八十年代，美国国家毒理学规划处(NTP)的实验表明：在小动物的食物中放些DEHP，小动物长时间吃了加了DEHP的食物，会导致他的肝脏发生癌变。还有研究对酞酸酯类化合物的致癌方面的激素进行了阐明，DEHP所产生的氧化代谢物影响了动物细胞的正常分化、增殖，导致癌变的发生[23]。另外有报道，小孩体内PAEs含量高易引起小孩的性早熟[24]。
1. 2污染土壤的生态表征
土壤微生物生物量、土壤基础呼吸、土壤酶和土壤微生物等作为土壤微生物学重要的生理指标，可反映土壤的污染程度以及污染物的生态毒性，可作为表征土壤生态安全的重要生物学指标[25, 26]。微生物生物量碳、基础呼吸在反映土壤健康状况方面有诸多报道。有研究表明土壤的微生物生物量碳能显示土壤环境的品质，并且被普遍运用在评估土壤品质这一方面[27~31]。Ghosh等[27]经过调研发现土壤中含有的重金属越多，土壤中的微生物生物量碳的含量就越少。另外也有人发现这一现象，Liao等[28]研究者发现一些生产矿物质地区有发现很多的重金属影响着土壤微生物生物量碳，并且距离矿物质地区的重金属越多，土壤微生物生物量碳的含量就越少。在印度某个已经使用很多年的垃圾场，Bhattacharyya等人[29]调查研究这个垃圾场的土壤，发现这里的土壤微生物生物量碳的含量比普通的农田土壤要高，他们认为这可能是由于垃圾里有很多的有机化合物与土壤相结合，从而增加了土壤微生物生物量碳的含量。Chander等[30]也研究发现不管是重金属，还是有机化合物的含量，都会对土壤生物量碳的含量产生一定的影响。Renella等[31]发现当土壤中Cd的浓度高时，土壤微生物生物量碳含量也会适当增加一些。陈强等[32] 经过调研发现了在一定的时间内当土壤中DEHP的浓度越高时，土壤微生物生物量碳的含量就越低。
目 录
1 引言 1
2 材料与方法 4
2.1供试土壤与酒糟 4
2.2供试酞酸酯 4
2.3实验仪器和试剂 4
2.4实验设计 4
2.5 实验方法 5
2.6 数据统计 5
3 结果与讨论 5
3.1污染土壤微生物生物量碳对有机碳含量的动态响应 5
3.2污染土壤基础呼吸对有机碳含量的动态响应 9
4 结 论 14
参 考 文 献 15
致 谢 18
1 引言
1. 1 酞酸酯
1.1.1 酞酸酯的的简单介绍
酞酸酯，又叫邻苯二甲酸酯(phthalic acid esters, PAEs)，它是邻苯二甲酸所形成的酯类化合物的统称，它的分子结构如下图所示：
酞酸酯是一种重要的含碳化合物，是由邻苯二甲酸分子内脱水形成的环状酸酐和羟基饱和的碳原子相连所反应产生的各种各样的酯类的总称。PAEs是一种挥发性较低的粘稠的液体，它不能被H2O溶解，因为H2O的溶解度不够，但是他可以被一类由有机物为介质的溶剂所溶解。还可以被蜡、油脂、磷 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
脂、萜类、甾族化合物及一些维生素等溶解。而今全国乃至世界PAEs的使用量最广，出产量最多，尤其是在合成树脂类和农用药剂等一些产品上普遍应用着。其中化合物聚氯乙烯塑料的产品上作为增塑剂的使用量最多。据统计，20世纪初世界上PAEs的生产量大概有六百万吨。据不完全统计，我国在2007年PAEs的使用量就比2006年增加了约13.79%[1]。其中常使用邻苯二甲酸二(2乙基)己酯(Di2ethyl hexyl Phthalate, DEHP)，它是一种是无色无臭的液体。不溶于水，溶于乙醚、乙醇、矿物油等。
1.1.2 酞酸酯的污染状况
大量的生产和使用PAEs，由于DEHP是以游离状态存在着，因而随着时间的推移，PAEs很容易从塑料中释放到环境中，所以在环境中很容易检测出酞酸酯类化合物[2]。土壤的理化性质存在的差异使得DEHP在土壤中有着特别环境行为。土壤独特的结构体系，使土壤中聚集了大量DEHP，从而影响土壤环境的质量以及农产品的质量，威胁环境安全[3]。
伴随着制造业的创新驱动，城镇化的可持续发展以及农业集约化经营模式的发展，土壤中的PAEs类的化合物与日俱增，它与土壤中的含碳有机化合物相互聚积融合，成为目前农田土壤中广泛存在的一种必须优先控制的有机污染物。农业土壤中的PAEs化合物含量通常在几 ug/kg到几十 mg/kg[4~7]。 某研究所根据对广州某地区的农业土壤进行了一系列的研究，结果发现在这些土壤中或多或少的都存在着多种PAEs类化合物，在这些PAEs类化合物中存在做多的可达到33.6 mg/kg[4]。在广东有一所针对生态问题和土壤问题的研究所对一些作为模范地区的农田土壤进行了研究，结果发现多种PAEs类化合物，而且这些PAEs类化合物均被美国环境保护局列出必须优先控制的几种酞酸酯类化合物[5]。迄今为止，对于我国的农业土壤的PAEs污染状况的调查并不全面，很多体系的数据不全，与此同时，我国关于PAEs污染土壤的限制标准还没有拟定，我国已调查的土壤按照美国土壤的PAEs限制标准，所调查的数据显示了我国农业土壤的酞酸酯类污染物都已经超过标准，部分土壤的有些 PAEs类污染物严重超过了标准。所以我国农业土壤衰退的主要原因之一是土壤PAEs污染 [8~10]。
1.1.3土壤中酞酸酯来源
酞酸酯污染的来源主要有大气沉降、污水灌溉和农用化学品的使用。其中农用生产物品如农用薄膜 [11~12]、肥料和农药[13, 14]、污泥堆肥[14] 等成为我国农田土壤酞酸酯的重要来源。农用薄膜中的PAEs稳定性比较差, 容易渗出[15]。土壤PAEs的积累的相关性与农用膜的颜色、材质、使用强度、厚度、覆盖的模式有关[13, 16]。有调查发现，在我国化学肥料的施用有很多，而这些肥料中的PAE含量也有很多，其浓度可达0.25 mg/kg,土壤中施用了这些肥料后，污染程度就越来越高。土壤中长期使用淤泥做成的有机肥料也会造成污染，使土壤中酞酸酯的含量增加[18, 19]。长时间的使用工业废水或农用废液浇灌农田土壤，使得废液中的PAEs与土壤的含碳有机化合物相融合，导致土壤中富集大量的酞酸酯类污染物，使土壤污染更严重。PAEs通过沉降作用进入土壤中，使我国的工业区以及城郊地区的土壤受到PAEs 的严重污染 [20~21]。
1.1.4酞酸酯的生态风险
我们都知道环境受到污染很难处理，土壤也是，因为它具有隐蔽性、滞后性、累积性、不可逆性以及难治理性等特点。由于人类生产活动所产生的污染物远远的超过了土壤原有的承受能力，因而土壤生态系统的平衡遭到破坏，使土壤得理化性质发生改变[22]。目前酞酸酯对人体的危害还没有直接的证据来表明，但根据利用动物做实验的结果来看，是不可忽视的。在20世纪八十年代，美国国家毒理学规划处(NTP)的实验表明：在小动物的食物中放些DEHP，小动物长时间吃了加了DEHP的食物，会导致他的肝脏发生癌变。还有研究对酞酸酯类化合物的致癌方面的激素进行了阐明，DEHP所产生的氧化代谢物影响了动物细胞的正常分化、增殖，导致癌变的发生[23]。另外有报道，小孩体内PAEs含量高易引起小孩的性早熟[24]。
1. 2污染土壤的生态表征
土壤微生物生物量、土壤基础呼吸、土壤酶和土壤微生物等作为土壤微生物学重要的生理指标，可反映土壤的污染程度以及污染物的生态毒性，可作为表征土壤生态安全的重要生物学指标[25, 26]。微生物生物量碳、基础呼吸在反映土壤健康状况方面有诸多报道。有研究表明土壤的微生物生物量碳能显示土壤环境的品质，并且被普遍运用在评估土壤品质这一方面[27~31]。Ghosh等[27]经过调研发现土壤中含有的重金属越多，土壤中的微生物生物量碳的含量就越少。另外也有人发现这一现象，Liao等[28]研究者发现一些生产矿物质地区有发现很多的重金属影响着土壤微生物生物量碳，并且距离矿物质地区的重金属越多，土壤微生物生物量碳的含量就越少。在印度某个已经使用很多年的垃圾场，Bhattacharyya等人[29]调查研究这个垃圾场的土壤，发现这里的土壤微生物生物量碳的含量比普通的农田土壤要高，他们认为这可能是由于垃圾里有很多的有机化合物与土壤相结合，从而增加了土壤微生物生物量碳的含量。Chander等[30]也研究发现不管是重金属，还是有机化合物的含量，都会对土壤生物量碳的含量产生一定的影响。Renella等[31]发现当土壤中Cd的浓度高时，土壤微生物生物量碳含量也会适当增加一些。陈强等[32] 经过调研发现了在一定的时间内当土壤中DEHP的浓度越高时，土壤微生物生物量碳的含量就越低。
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